(57)【要約】  【課題】  カチオン交換樹脂層と水層のような粒状物の反射光と透明な層の反射光のように、色調の差が少ない場合でも粒状物を高精度で検出でき、透光面を通して粒状物を検出する場合でも粒状物を高精度で検出でき、また粒状物が透明液体中にある場合でも粒状物と透明液体とを識別することができ、これにより粒状物の存否および／またはその界面などを高精度で検出できる粒状物の検出装置および方法を提案する。  【解決手段】  イオン交換塔（分離塔）１ののぞき窓の被検出部７に存在する粒状物（イオン交換樹脂）を検出する際、被検出部７の透光面８から間隔を保って背面側に背景板１０を配置し、光源２１から被検出部７に光を照射し、被検出部７に存在する粒状物２、３および／または背景板１０からの反射光を受光部材２２で受光し、受光した反射光から信号取出部材２３により粒状物および／またはその界面の検出信号を取出し、調節部２６で調節弁２７を制御する。  【選択図】      図１
2006218414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出部に存在する粒状物を検出するための装置であって、
被検出部から間隔を保って背面側に配置された背景板と、
被検出部に存在する粒状物および／または背景板に光を照射する光源と、
被検出部に存在する粒状物および／または背景板からの反射光を受光する受光部材と、
受光した反射光から粒状物および／またはその界面の検出信号を取出す信号取出部材と
を備えた粒状物の検出装置。
【請求項２】
透光面を通して被検出部に存在する粒状物を検出するための装置であって、
背景板は透光面から間隔を保って背面側に配置された請求項１記載の装置。
【請求項３】
粒状物が透明液体中に存在する粒状物である請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
粒状物がイオン交換樹脂である請求項１ないし３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
受光部材が、光センサ、ラインセンサ、カラーＣＣＤセンサー、またはイメージセンサである請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
被検出部に存在する粒状物を検出する装置に取り付ける背景板であって、
被検出部から間隔を保って背面側に配置された背景板本体と、
背景板本体を被検出部の背面側に間隔を保って取り付ける取付部材と
を備えた粒状物の検出装置用背景板。
【請求項７】
透光面を通して被検出部に存在する粒状物を検出する装置に取り付ける背景板であって、
取付部材は透光面に取り付けられるように構成された請求項６記載の背景板。
【請求項８】
被検出部に存在する粒状物を検出する方法であって、
被検出部から間隔を保って背面側に背景板を配置し、
光源から被検出部に光を照射し、
被検出部に存在する粒状物および／または背景板からの反射光を受光部材で受光し、
受光した反射光から信号取出部材により粒状物および／またはその界面の検出信号を取出す
粒状物の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン交換樹脂のような粒状物の検出方法および装置に関し、特に透光面を通して透明な粒状物を検出するのに適した粒状物の検出装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
イオン交換樹脂を用いる混床式のイオン交換装置には、カチオン交換樹脂およびアニオン交換樹脂の混合樹脂が充填される分離塔と、この分離塔の下部に逆洗水を導入する給水管と、この給水管に設けられた流量調節弁と、分離塔の上部から逆洗排水を排出する排水管と、分離されたアニオン交換樹脂を排出するように分離塔内に開口する樹脂移送管とが設けられている。このイオン交換装置の再生に際しては、給水管から逆洗水を導入して、樹脂層内を上向流で通水して樹脂の逆洗分離を行い、樹脂層の分離界面を樹脂移送管の開口面に一致させて、アニオン交換樹脂を樹脂移動管から移送することによりイオン交換樹脂を分離している。このような装置では、樹脂層の分離界面付近に光学的な検出装置を設け、検出装置からの界面検出信号により樹脂移送管の開口面を基準面として、樹脂層の分離界面が基準面より高いときは前記流量調整弁を絞り、低いときには開いて分離界面を樹脂移送管の開口面に一致させるように流量調節弁を自動制御することにより、樹脂分離が自動化されている。
【０００３】
特許文献１には、このようなイオン交換装置において、樹脂層の分離界面を検出するために、樹脂層に投光する投光部および反射光を受光する受光部を有する複数の色判別センサを分離界面付近の上下方向に配置した界面検出器が示されている。この特許文献１では、受光素子の受光位置における検出対象樹脂の色調差（階調差）を検出して、アニオン交換樹脂／カチオン交換樹脂／水の分離を行っており、分離塔の特定領域に特定波長域の光源を照射し、前記特定領域に存在する樹脂の色素に依存する反射光の波長信号の強弱を基とした検出方法である。
【０００４】
特許文献２には、分離塔に充填されたイオン交換樹脂層を、その側方から撮像して分離塔の所定の高さ位置における所定領域の前記イオン交換樹脂層の画像を求める撮像工程と、この撮像工程で得られた画像を構成する画素信号を判定してイオン交換樹脂に相当する画素信号を判定する画素判定工程と、このイオン交換樹脂に相当する画素信号の画素数または画像の所定領域中における画素信号が占める面積割合から前記画像におけるイオン交換樹脂層の種別を求める樹脂判定工程と、判定された樹脂層に応じて前記画像の撮像範囲内にイオン交換樹脂層の境界面を判定する境界面判定工程とを備える界面検出方法が示されている。この方法は、アニオン交換樹脂／カチオン交換樹脂／水それぞれの色素成分を基に撮像面内に存在する画素数をもとめ、その存在割合（面積比率）によって界面を検出するという方法である。
【０００５】
従来の方法はいずれも、光の照射による評価領域における樹脂層の反射光の色調（または特定波長のレベル）の差を検出する方法であるため、照射する照明手段は検出点に対してできるだけ均一な光の照射し、照射領域からの全体としての反射光を受光し色調の差を検出している。特許文献１および２においても、全体としての反射光から得られる樹脂層の表面（観察面）の状態を受光部で受光し、その表面の状態を色調（階調）として検出しているため、色調に差がある樹脂層、例えばアニオン交換樹脂層とカチオン交換樹脂層の識別は容易であるが、カチオン交換樹脂層と水層のように反射光の色調の差が少ない場合は識別が困難である。
【０００６】
一般的なカチオン交換樹脂であるゲル型カチオン交換樹脂は透明な粒子であるが、褐色系の色調を有するため反射光は褐色系であり、カチオン交換樹脂層の表面（観察面）の状態をＣＣＤカメラで撮像すると、黒色系のＣＣＤ画像が得られる。一方、水層は無色透明であるため、ＬＥＤ等の光源からの照射光のほとんどが透過し、反射光は微弱であるため、黒色系のＣＣＤ画像が得られる。このためカチオン交換樹脂層と水層のＣＣＤ画像はいずれも黒色系の画像であり、両画像の色調の差が少ないため、ＣＣＤ画像センサを用いた樹脂自動分離装置では識別が困難である。カチオン交換樹脂が透明な場合も、照射光のほとんどが透過し、反射光は微弱であるため、黒色系のＣＣＤ画像が得られ、識別が困難である。
【０００７】
このように従来法のような反射光の色調を検出する方法では、色調が異なるアニオン交換樹脂層とカチオン交換樹脂層との界面の検出は可能であったが、カチオン交換樹脂層と水層とでは類似の反射光画像が得られるため、カチオン交換樹脂層と水層の界面の検出は困難である。混床式のイオン交換装置におけるカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の分離塔においては、カチオン交換樹脂層とアニオン樹脂層の界面を樹脂移送管の開口面に一致させて、アニオン交換樹脂を樹脂移動管から引抜いているので、アニオン交換樹脂が存在するときは樹脂界面が検出できるため、アニオン交換樹脂のみを引抜くことができる。ところがアニオン交換樹脂を除去した後は、カチオン交換樹脂層と水層との界面の検出が困難となるため、樹脂層と水層との界面を樹脂移送管の開口面に一致させることができなくなり、カチオン交換樹脂が流出して樹脂の分離が不完全になるという問題点があった。
【特許文献１】特許第２６２１５７５号
【特許文献２】特開２００４−９８０１１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、カチオン交換樹脂層と水層のような粒状物の反射光と透明な層の反射光のように、色調の差が少ない場合でも粒状物を高精度で検出でき、透光面を通して粒状物を検出する場合でも粒状物を高精度で検出でき、また粒状物が透明液体中にある場合でも粒状物と透明液体とを識別することができ、これにより粒状物の存否および／またはその界面などを高精度で検出できる粒状物の検出装置および方法を提案することである。
本発明の他の課題は、上記の粒状物の検出装置を容易に構成できる背景板を提案することである。
【０００９】
本発明は、次の粒状物の検出装置および方法、ならびに背景板である。
（１）  被検出部に存在する粒状物を検出するための装置であって、
被検出部から間隔を保って背面側に配置された背景板と、
被検出部に存在する粒状物および／または背景板に光を照射する光源と、
被検出部に存在する粒状物および／または背景板からの反射光を受光する受光部材と、
受光した反射光から粒状物および／またはその界面の検出信号を取出す信号取出部材と
を備えた粒状物の検出装置。
（２）  透光面を通して被検出部に存在する粒状物を検出するための装置であって、
背景板は透光面から間隔を保って背面側に配置された上記（１）記載の装置。
（３）  粒状物が透明液体中に存在する粒状物である上記（１）または（２）記載の装置。
（４）  粒状物がイオン交換樹脂である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の装置。
（５）  受光部材が、光センサ、ラインセンサ、カラーＣＣＤセンサー、またはイメージセンサである上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の装置。
（６）  被検出部に存在する粒状物を検出する装置に取り付ける背景板であって、
被検出部から間隔を保って背面側に配置された背景板本体と、
背景板本体を被検出部の背面側に間隔を保って取り付ける取付部材と
を備えた粒状物の検出装置用背景板。
（７）  透光面を通して被検出部に存在する粒状物を検出する装置に取り付ける背景板であって、
取付部材は透光面に取り付けられるように構成された上記（６）記載の背景板。
（８）  被検出部に存在する粒状物を検出する方法であって、
被検出部から間隔を保って背面側に背景板を配置し、
光源から被検出部に光を照射し、
被検出部に存在する粒状物および／または背景板からの反射光を受光部材で受光し、
受光した反射光から信号取出部材により粒状物および／またはその界面の検出信号を取出す
粒状物の検出方法。
【００１０】
本発明において検出の対象となる粒状物は特に制限はなく、光源から光を照射したときに、反射光の存否により粒状物の存否ないし粒状物の表面（反射面）を認識できる粒状物であればよい。粒状物が透明液体中に存在することによって反射面が形成される粒状物も検出の対象となる。粒状物は透明でも不透明でも、また着色していても着色していなくてもよい。本発明において、透明粒状物という場合、着色透明、半透明を含む。粒状物の形状は制限はないが、球状、だ円球状、不定形のものなどが一般的である。このような粒状物としては、イオン交換樹脂、特に透明なゲル型カチオン交換樹脂が対象として適している。イオン交換樹脂の場合、透明なゲル型カチオン交換樹脂とともに不透明なゲル型アニオン交換樹脂等が共存している場合でも、対象として適している。
【００１１】
本発明の被検出部はこのような粒状物が存在する部分であり、このような粒状物のみが存在する系でも、またこのような粒状物と他の物が存在する系でもよい。検出の対象となる粒状物と隣接部分との反射光が類似の色相を呈す場合が測定対象として適している。この場合、類似の色相を呈す反射光がある場合でも、また一方に反射光が有り、他方に反射光がないかあるいは微弱であることにより、受光画像が類似の色相を呈す場合でも測定対象として適している。被検出部は、のぞき窓のような透光面を通して粒状物を検出するように構成されたものでもよい。イオン交換樹脂のように水等の透明液体中に存在する場合は、容器自体が透明で透光面となるもののほか、容器自体は不透明でも、のぞき窓のような透光面を通して内部の粒状物を検出するように構成されたものでもよい。
【００１２】
カチオン交換樹脂層と水層との区別が困難である原因を検討した結果、カチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂等のイオン交換樹脂が充填されているイオン交換塔、分離塔、再生塔などの充填塔が鋼板、樹脂等の不透明材料により密閉構造に作られ、被検出部となるのぞき窓以外の部分では、外部からほとんど光が入らない構造の場合、被検出部における粒状物の検出は、のぞき窓への照射光の照射と、のぞき窓における被検出部の反射光の受光による外観の差が検出信号になることに起因するものと考えられる。
【００１３】
検出対象のゲル型カチオン交換樹脂は自然光のもとでは、褐色系の透明な球形の粒子であり、透明な塔に充填されて周囲から光が入る場合には、褐色系のＣＣＤ画像が得られ、透明な水層との区別は容易である。しかし塔が不透明材料により作られ、周囲から光が入らない場合には、のぞき窓から入った照射光は樹脂粒子による球面反射、吸収、屈折、散乱等により、受光部で受光する反射光が少なくなるため、黒色系の受光画像が得られる。一方、水層も透明であるため、照射光は透過するが、反射面（塔の反対側の内壁）はのぞき窓に反射光を反射するように対向していないので、のぞき窓から返って来る反射光は微弱であり、黒色系の受光画像が得られる。このときゲル型カチオン交換樹脂層と水層の受光画像は、両者の透過、吸収、屈折、散乱等の差により若干の差はあるが、色調（階調）の差は少なく、識別は困難である。
【００１４】
本発明における被検出部は、このような識別困難な状態で粒状物が存在する部分であり、本発明の検出装置はこのような部分に配置して、粒状物の検出を行うように構成される。本発明では、このような識別困難な状態で粒状物の検出を行うために、被検出部から間隔を保って背面側に背景板を配置した状態で粒状物の検出を行う。のぞき窓のような透光面を通して被検出部に存在する粒状物を検出する場合には、背景板は透光面から間隔を保って背面側に配置される。背景板と被検出部の検出面（粒状物層の検出側の面）、または透光面（粒状物層側の面）との間隔は、その間隙内に粒状物が存在する場合に、粒状物および背景板からの反射光に差が出る程度とされ、条件により異なるが、例えば５〜５００ｍｍ、好ましくは１０〜１００ｍｍ程度とすることができる。
【００１５】
背景板は、被検出部から間隔を保って背面側に配置された背景板本体と、この背景板本体を被検出部の背面側に間隔を保って取り付ける取付部材とから構成することができる。のぞき窓のような透光面を通して被検出部に存在する粒状物を検出する装置に取り付ける背景板は、取付部材は透光面に取り付けられるように構成することができる。背景板本体は間隔を保って取り付けた状態で、透光面を通して光源からの照射光を照射し、透光面を通して受光部材で受光できるように反射光を反射するような構造、大きさ、取付状態とされる。
【００１６】
背景板としては、鋼板、硬質樹脂板等からなる板状の背景板本体の両側部から、腕状の取付部材が折曲状に突出し、その先端部に形成された係合部（例えば係合片）がのぞき窓等の透光面に形成された係合部（例えば係合溝）に係合して取り付けられる構造のものが好ましい。背景板本体はばね弾性を有する材質のものが好ましく、これによりばね弾性を利用して取り付け、かつ固着することができる。取付部材は取付状態において、塔内で流動する樹脂流、水流等により動かないように固着されているのが好ましく、このためにはのぞき窓等の透光面に形成される係合部、例えば係合溝はのぞき窓等の透光面の外周部に達していないものが好ましい。
【００１７】
検出装置の構成要素としての光源は、被検出部に光を照射するものであり、ＬＥＤ、ハロゲン光源、蛍光灯、タングステン球、キセノン球等、ほぼすべての発光素子を使用できる。この光源は、入射角および反射角を考慮して、被検出部に光を照射したときに、被検出部に存在する粒状物および背景板の背景板本体からの反射光を受光部材で受光できるように、被検出部に光を照射する位置に配置される。のぞき窓のような透光面を通して被検出部に存在する粒状物に光を照射する場合は、透光面を通して光源からの照射光を照射し、透光面を通して受光部材で受光できるように配置される。
【００１８】
受光部材は、被検出部に存在する粒状物および背景板からの反射光を受光して、被検出部の外観を検出する部材であり、反射光がある場合に限らず、反射光がない場合にも、反射光がないことを検出して、被検出部の外観を検出する部材である。照射光の吸収等により反射光がない場合には、被検出部の外観は黒色系の外観となる。このように受光部材は被検出部の外観、すなわち表面または粒状物の表面状態、形状等を反射光により検出するものであり、透光面がある場合は透光面と内部の粒状物層との界面における外観を検出する。
【００１９】
受光部材としては、ＣＣＤカメラ（特にカラーＣＣＤカメラ）、２次元イメージセンサなどのように反射光を、ＣＣＤ画像（特にカラーＣＣＤ画像）のような２次元の受光画像として受光するものが好ましいが、点または１次元の信号として受光する光センサ、ラインセンサのような部材でもよい。光センサのように、点または狭い領域の反射光を受光する場合は、特許文献１にように光源との組合せで複数のものを配置することもできるが、１組のものを順次移動させて別の部分から信号を取出すこともできる。イメージセンサ等の場合は、特許文献２にように粒状物の界面付近に１個を配置し、細分化される画素に対応する信号を取出すことができる。
【００２０】
受光部材を配置する位置は、入射角および反射角を考慮して、光源から被検出部に光を照射したときに、被検出部に存在する粒状物および背景板の背景板本体からの反射光を受光できる位置に配置される。のぞき窓のような透光面を通して被検出部に存在する粒状物に光を照射する場合は、透光面を通して光源からの照射光を照射し、透光面を通して受光部材で受光できるように配置される。この場合、入射角と出射角が等しいという原理を採用し、光源と受光部材の位置を決めることができるが、受光部材は被検出部におけるの外観を検出すればよいから、被検出部に存在する粒状物および背景板の散乱光により外観を検出できるのであれば、入射角と出射角が完全に等しい必要はない。
【００２１】
信号取出部材は、受光部材により受光した画像から検出信号を取出す部材であり、反射光の色調（階調）、強度等を検出して、イオン交換樹脂層および水層の有無、イオン交換樹脂の種類等を判定し、被検出部に存在する粒状物および／またはその界面の検出信号を取出し、得られた検出信号により制御を行うように構成される。受光部材がＣＣＤ画像（特にカラーＣＣＤ画像）のような２次元の受光画像として受光する場合は、画像を構成する各領域の画素信号から各領域における反射光の色調（階調）、強度等を検出して、イオン交換樹脂層および水層の有無、イオン交換樹脂層の種別等を判定するように構成される。透光面を通して被検出部に存在する粒状物を検出する場合は、透光面における光学的な影響を排除するように構成するのが好ましい。
【００２２】
光源、受光部材、信号取出部材等は、それぞれ別の部材を組み合わせて配置することもできるが、ＣＣＤカメラのように、これらの一部または全部が組み合わされて一体化された部材がある場合は、そのような組み合わされた部材を用いることができる。これらの部材のほかに、表示部材、記録部材、演算部材、判定部材、制御部材等を別部材として、あるいは組合せ別部材として用いることができる。
【００２３】
上記の検出装置により被検出部に存在する粒状物を検出する方法は、被検出部から間隔を保って背面側に背景板を配置し、光源から被検出部に均一に照射光を照射し、被検出部に存在する粒状物および／または背景板からの反射光を受光部材で受光して画像を形成させ、得られた画像から信号取出部材において反射光の色調（階調）、強度等を検出して、イオン交換樹脂層および水層の有無、イオン交換樹脂の種類等を判定し、被検出部に存在する粒状物および／またはその界面の検出信号を取出す。透光面を通して被検出部に存在する粒状物を検出する場合は、光源から透光面を通して被検出部に光を照射し、粒状物および／または背景板からの反射光を、透光面を通して受光部材で受光する。
【００２４】
背景板は、背景板本体を被検出部から間隔を保って背面側に配置するように、取付部材を被検出部に取り付ける。取付部材に係合部（例えば係合溝）を形成した場合は、係合部を被検出部ののぞき窓等の透光面に形成された係合部（例えば係合溝）に係合して取り付ける。背景板本体がばね弾性を有する材質からなる場合は、ばね弾性を利用して取付部材を係合させて取り付け、固着することができる。取付状態では、背景板の背景板本体は被検出部から間隔を保って背面側に配置されているので、その間隙およびさらに背面側にはイオン交換樹脂等の粒状物および水槽が存在することになる。このため取付部材は取付状態において、塔内で流動する樹脂流、水流等により動かないように固着されているのが好ましい。
【００２５】
この状態で光源から被検出部に照射光を照射すると、照射光は被検出部に存在する粒状物に照射されるとともに、粒状物が存在しない場合には背景板に照射される。被検出部がイオン交換塔の場合、粒状物はイオン交換樹脂であり、粒状物が存在しない部分は水層となる。このため照射光は粒状物であるイオン交換樹脂に照射されるとともに、粒状物が存在しない部分では水層を通して背景板に照射される。このとき粒状物が存在しない部分では、水層を通して背景板に照射されると、背景板で反射した反射光は水層を通して受光部材に受光され、背景板の外観、即ち背景板の塗装色が画像として得られる。背景板の塗装色は粒状物の色と区別し易い色にするのが好ましく、例えば水色、緑色、紫色等とすることができる。
【００２６】
一方、照射光が粒状物に照射されると、粒状物が不透明であれば、照射光の一部の成分が吸収され、その粒状物に固有の色相の反射光が反射し、受光により固有の色相の画像が形成される。粒状物が黒色であれば、照射光の全部の成分が吸収されて反射光が受光されず、黒色の画像が形成される。粒状物が透明の場合でも、照射光は粒状物表面の球面反射、吸収、屈折、散乱等により、背景板に照射される照射光は少なくなり、背景板で反射した反射光はさらに粒状物表面の球面反射、吸収、屈折、散乱等により、受光部材に受光される反射光はさらに少なくなるため、黒色系の受光画像が得られる。
【００２７】
このようにして受光部材に受光される受光画像は、イオン交換樹脂層のような粒状物が存在する部分と、存在しない部分とで受光強度、色調（階調）等に差があり、また粒状物が存在する部分でも、粒状物の種類により色調（階調）等に差が出る。信号取出部材では、このような反射光の色調（階調）、強度等を検出し、これらの差により粒状物の有無、種類、界面等の検出信号を取出す。こうして得られる検出信号は、表示部材で表示され、記録部材で記録され、演算部材で演算され、判定部で判定され、制御部材で制御信号に変換されて制御に供される。
【００２８】
イオン交換樹脂の場合、ゲル型カチオン交換樹脂のような透明な粒状物のみの存在を検出することができるが、ゲル型カチオン交換樹脂のような透明な粒状物とともに不透明なポーラス型アニオン交換樹脂等の不透明な粒状物が共存している場合でも、反射光の強度の違いや色調の違い等がある場合にはそれぞれ存在を検出することができる。イオン交換樹脂の場合、カチオン交換樹脂およびアニオン交換樹脂の混合樹脂が分離される分離塔の樹脂層の分離界面付近に検出装置を設け、検出器からの信号により樹脂層の界面を検出することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明では、被検出部から間隔を保って背面側に背景板を配置し、光源から被検出部に光を照射し、被検出部に存在する粒状物および／または背景板からの反射光を受光部材で受光し、受光した反射光から信号取出部材により粒状物および／またはその界面の検出信号を取出すようにしたので、カチオン交換樹脂層と水層のような粒状物の反射光と透明な層の反射光のように、色調の差が少ない場合でも粒状物を高精度で検出でき、透光面を通して粒状物を検出する場合でも粒状物を高精度で検出でき、また粒状物が透明液体中にある場合でも粒状物と透明液体とを識別することができ、これにより粒状物の存否および／またはその界面などを高精度で検出できる粒状物の検出装置および方法を得ることができる。
また本発明の背景板は、被検出部から間隔を保って背面側に配置された背景板本体と、背景板本体を被検出部の背面側に間隔を保って取り付ける取付部材を備えるため、上記の粒状物の検出装置を容易に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。図１は実施形態の粒状物検出装置を示す構成図であり、イオン交換樹脂の分離塔に適用した例を示す。図２（ａ）はその部分拡大図、（ｂ）は被検出部の正面透視図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ断面図であり、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ矢視図を示す。図３は背景板の斜視図である。
【００３１】
図１ないし図３において、１はイオン交換塔（分離塔）であり、図１では、粒状物として球状の透明樹脂であるカチオン交換樹脂２およびアニオン交換樹脂３が充填されてカチオン交換樹脂層４およびアニオン交換樹脂層５が形成され、その上部に水層６が形成されている。図２では、カチオン交換樹脂層４の上部に水層６が形成された状態を示している。イオン交換塔１には被検出部７としてのぞき窓が設けられ、透明ガラスがはめ込まれて透光面８が形成され、カチオン交換樹脂層４とその上の層（図１ではアニオン交換樹脂層５、図２では水層６）との界面９付近が被検出部となっている。
【００３２】
１０は背景板であり、図３に全体の形状が示されており、被検出部７となるのぞき窓の透光面８から間隔を保って背面側に配置された背景板本体１１と、この背景板本体１１を被検出部の背面側に間隔Ｄを保って取り付ける取付部材１２とから構成されている。背景板本体１１は、弾性を有する鋼板、硬質樹脂板等の板状体からなる。取付部材１２は、背景板本体１１の上下両側部から腕状かつ折曲状に突出し、その先端部で上下の腕状の取付部材１２に連絡する橋絡部１３が形成されており、橋絡部１３の先端部に係合部としての係合片１４が形成され、被検出部７の透光面８に形成された係合部としての係合溝１５に係合して取り付けられるように構成されている。
【００３３】
２１はＬＥＤからなる光源であり、被検出部７となるのぞき窓の透光面８から背景板１０に照射光を照射する位置に配置されている。２２は受光部材としてのＣＣＤカメラ（カラーＣＣＤカメラ）であり、被検出部７の透光面８内側の被検出部に存在する粒状物としてのイオン交換樹脂および背景板１０の背景板本体１１からの反射光を受光する位置に配置されている。２３は信号取出部材としての画像処理部であり、ＣＣＤカメラ２２で受光した画像からＣＣＤ画像を処理して検出信号を取出し、表示部材としての表示部２４で表示するように構成されている。画像処理部２３と表示部２４は現場計器収納盤２５に収納される。
【００３４】
２６は調節部であり、信号取出部材としての画像処理部２３で得られる検出信号により、イオン交換塔１へ給水する給水ライン３１に設けられた調節弁２７の開閉を行うように構成されている。３２はイオン交換塔１の上部に連絡する排水ライン、３３はイオン交換塔１の界面９付近に連絡する樹脂排出ラインである。
【００３５】
上記の検出装置により被検出部に存在する粒状物を検出するには、まず背景板本体１１をイオン交換塔１の被検出部７となるのぞき窓の透光面８から間隔を保って背面側に配置するように、取付部材１２により背景板１０を被検出部に取り付ける。このとき取付部材１２の係合部としての係合片１４を、被検出部７の透光面８に形成された係合部としての係合溝１５にばね弾性を利用して係合させ、背景板１０を透光面８に取り付け固着する。取付状態では、背景板１０の背景板本体１１は被検出部７としてののぞき窓の透光面８から間隔を保って背面側に配置されているので、その間隙およびさらに背面側にはカチオン交換樹脂層４、アニオン交換樹脂層５および水層６が存在することになる。
【００３６】
イオン交換塔１は通常は混合樹脂が充填されて混床式としてイオン交換に用いられるが、再生に際しては分離塔として用いられる。再生に際しては給水ライン３１から給水し、樹脂層内を上向流で通水して排水ライン３２から排水することにより逆洗して樹脂層を展開させ、カチオン交換樹脂層４とアニオン交換樹脂層５に分離する。そしてカチオン交換樹脂層４とアニオン交換樹脂層５の分離界面９を樹脂排出ライン３３の開口面に一致させて、樹脂排出ライン３３からアニオン交換樹脂３を排出して移送する。このときカチオン交換樹脂層４とアニオン交換樹脂層５の分離界面９を上記の検出装置により検出する。
【００３７】
この場合、光源２１から被検出部７の透光面８の被検出部に照射光を照射すると、照射光は透光面８を通して被検出部に存在する粒状物であるカチオン交換樹脂層４、アニオン交換樹脂層５のイオン交換樹脂に照射されるとともに、カチオン交換樹脂層４またはアニオン交換樹脂層５が存在しない水層６の部分では、背景板１０の背景板本体１１に照射される。カチオン交換樹脂層４またはアニオン交換樹脂層５の反射光は透光面８を通して受光部材としてのＣＣＤカメラ２２に受光され、背景板１０の外観が画像として得られる。
【００３８】
アニオン交換樹脂層５に照射光が照射されると、アニオン交換樹脂３は不透明であるので、照射光の一部の成分が吸収され、そのアニオン交換樹脂３に固有の色相の反射光が反射し、受光により固有の色相の画像が形成される。粒状物が黒色であれば、照射光の全部の成分が吸収されて反射光が受光されず、黒色の画像が形成される。アニオン交換樹脂３は白ないし黄色系の色調として受光される。
【００３９】
一方、カチオン交換樹脂２は透明であるが、照射光は樹脂表面の球面反射、吸収、屈折、散乱等により、背景板１０に照射される照射光は少なくなり、背景板１０で反射した反射光はさらに球面反射、吸収、屈折、散乱等により、受光部材としての画像処理部２３に受光される反射光はさらに少なくなるため、黒色系の受光画像が得られる。
【００４０】
受光部材としての画像処理部２３では、受光されるカチオン交換樹脂層４、アニオン交換樹脂層５の受光画像は、樹脂種類の差により色調（階調）、強度等に差が出るため、このような反射光の色調（階調）、強度等を検出し、これらの差により樹脂層の有無、種類、界面等の検出信号を取出す。こうして画像処理部２３で得られる検出信号は、ＴＦＴ表示器からなる表示部２４で表示され、記録部材で記録され、制御部材としての調節部２６で制御信号に変換されて制御に供される。この場合、画像処理部２３で得られる検出信号により、イオン交換塔１へ給水する給水ライン３１に設けられた調節弁２７の開閉を行うことにより、分離界面９を樹脂排出ライン３３の開口面に一致させて、樹脂排出ライン３３からアニオン交換樹脂３を排出して移送する。
【００４１】
樹脂排出ライン３３からアニオン交換樹脂３を排出すると、図１のアニオン交換樹脂層５はなくなり、図２に示すように、カチオン交換樹脂層４の上部に水層６が形成される。前述のようにカチオン交換樹脂２からは黒色系の受光画像が得られるが、イオン交換樹脂が存在しない水層６の部分では、水層６を通して背景板１０に照射光が照射されると、背景板１０で反射した反射光は水層６および透光面８を通して受光部材としての画像処理部２３に受光され、背景板１０の外観が画像として得られる。実施例の背景板１０はカチオン交換樹脂２と補色の水色であるので、水色の画像が得られ、カチオン交換樹脂層４と水層６の界面９を検出することができる。したがってアニオン交換樹脂３の排出完了後、カチオン交換樹脂２の排出前に樹脂排出ライン３３から樹脂の排出を停止することができる。
【００４２】
実施例１、比較例１：
図１ないし図３に示す装置において、背景板１０として、高さ（全長）１７０ｍｍ、幅５０ｍｍの水色に塗装された背景板本体１１を、透光面８から２０ｍｍの間隔を保って被検出部７の背面側に配置し、ＣＣＤカメラ２２の画像を画像処理部２３でＲＧＢ２５６階調の画像処理を行って、アニオン交換樹脂層５または水層６とカチオン交換樹脂層４との界面９を検出して、界面９を樹脂排出ライン３３に合わせながらアニオン交換樹脂３の排出を行った（実施例１）。アニオン交換樹脂３の排出終了直前の画像処理部２３の受光画像を図４（ａ）に、アニオン交換樹脂３の排出終了時の画像処理部２３の受光画像を図４（ｂ）に、背景板１０を使用しない場合（比較例１）のアニオン交換樹脂３の排出終了時の画像処理部２３の受光画像を図４（ｃ）に示す。
【００４３】
以上の結果、実施例では、カチオン交換樹脂層４、アニオン交換樹脂層５、水層６の受光画像より、アニオン交換樹脂層５または水層６とカチオン交換樹脂層４との界面９は、色調（階調）、強度等の差により明確に識別でき、アニオン交換樹脂層５または水層６とカチオン交換樹脂層４との界面９を検出しながらアニオン交換樹脂３の排出を行い、樹脂の分離を行うことができた。カチオン交換樹脂層４と水層６の受光画像は、背景板１０がない場合（比較例１）は、どちらも黒色系であり、界面９の識別は困難であったが、背景板１０がある場合（実施例１）は、色調、強度等の差により界面９は明確に識別できた。
【００４４】
上記の実施例において、背景板１０の形状、構造、大きさ、塗装色等は変更可能である。また光源、受光部材、信号取出部材等も、任意のものが使用できる。本発明はカチオン交換樹脂のような透明ないし黒色系の粒状物と、透明な水層との識別に適しているが、他の色調の粒状物同士、または粒状物と他の層との識別にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、イオン交換樹脂のような粒状物の検出方法および装置に関し、特に透光面を通して透明な粒状物を検出するのに適した粒状物の検出装置および方法に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施形態の粒状物の検出装置を示す構成図である。
【図２】（ａ）は図１の部分拡大図、（ｂ）は被検出部の正面透視図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ断面図であり、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ矢視図を示す。
【図３】背景板の斜視図である。
【図４】（ａ）はアニオン交換樹脂３の排出終了直前の画像処理部２３の受光画像、（ｂ）はアニオン交換樹脂３の排出終了時の画像処理部２３の受光画像、（ｃ）は背景板１０を使用しない場合（比較例１）のアニオン交換樹脂３の排出終了時の画像処理部２３の受光画像である。
【符号の説明】
【００４７】
１  イオン交換塔（分離塔）
２  カチオン交換樹脂
３  アニオン交換樹脂
４  カチオン交換樹脂層
５  アニオン交換樹脂層
６  水層
７  被検出部
８  透光面
９  界面
１０  背景板
１１  背景板本体
１２  取付部材
１３  橋絡部
１４  係合片
１５  係合溝
２１  光源
２２  ＣＣＤカメラ
２３  画像処理部
２４  表示部
２５  現場計器収納盤
２６  調節部
２７  調節弁
３１  給水ライン
３２  排水ライン
３３  樹脂排出ライン
【図１】
2006218414.tif 000003
【図２】
2006218414.tif 000004
【図３】
2006218414.tif 000005
【図４】
2006218414.tif 000006